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SMC帶導(dǎo)桿氣缸優(yōu)點(diǎn),日本SMC氣缸,SMC辦事處
SMC帶導(dǎo)桿氣缸是把壓縮空氣的能量轉(zhuǎn)化為活塞、活塞桿高速運(yùn)動(dòng)的能量,利用此動(dòng)能去做功。 沖擊氣缸分普通型和快排型兩種。
1)普通型沖擊氣缸普通型沖擊氣缸的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖42.2-10。與普通氣缸相比,此種沖擊氣缸增設(shè)了蓄氣缸1和帶流線型噴氣口4及具有排氣孔3的中蓋2。其工作原理及工作過(guò)程可簡(jiǎn)述為如下五個(gè)階段(見(jiàn)圖42.2-11):
*階段:復(fù)位段。見(jiàn)圖42.2-10和圖42.2-11a,接通氣源,換向閥處復(fù)位狀態(tài),孔A進(jìn)氣,孔B排氣,活塞5在壓差的作用下,克服密封阻力及運(yùn)動(dòng)部件重量而上移,借助活塞上的密封膠墊封住中蓋上的噴氣口4。中蓋和活塞之間的環(huán)形空間C經(jīng)過(guò)排氣小孔3與大氣相通。zui后,活塞有桿腔壓力升高至氣源壓力,蓄氣缸內(nèi)壓力降至大氣壓力。
第二階段:儲(chǔ)能段。見(jiàn)圖42.2-10和圖42.2-11b,換向閥換向,B孔進(jìn)氣充入蓄氣缸腔內(nèi),A孔排氣。由于蓄氣缸腔內(nèi)壓力作用在活塞上的面積只是噴氣口4的面積,它比有桿腔壓力作用在活塞上的面積要小得多,故只有待蓄氣缸內(nèi)壓力上升,有桿腔壓力下降,直到下列力平衡方程成立時(shí),活塞才開(kāi)始移動(dòng)。
氣缸腔內(nèi)壓力p30可認(rèn)為已達(dá)氣源壓力ps,同時(shí),容積很小的無(wú)桿腔(包括環(huán)形空間C)通過(guò)排氣孔3與大氣相通,故無(wú)桿腔壓力p10等于大氣壓力pa。由于pa/ps大于臨界壓力比0.528,所以活塞開(kāi)始移動(dòng)后,在zui小流通截面處(噴氣口與活塞之間的環(huán)形面)為聲速流動(dòng),使無(wú)桿腔壓力急劇增加,直至與蓄氣缸腔內(nèi)壓力平衡。該平衡壓力略低于氣源壓力。以上可以稱(chēng)為沖擊段的第I區(qū)段。第I區(qū)段的作用時(shí)間極短(只有幾毫秒)。在第I區(qū)段,有桿腔壓力變化很小,故第I區(qū)段末,無(wú)桿腔壓力p1(作用在活塞全面積上)比有桿腔壓力p2(作用在活塞桿側(cè)的環(huán)狀面積上)大得多,活塞在這樣大的壓差力作用下,獲得很高的運(yùn)動(dòng)加速度,使活塞高速運(yùn)動(dòng),即進(jìn)行沖擊。在此過(guò)程B口仍在進(jìn)氣,蓄氣缸腔至無(wú)桿腔已連通且壓力相等,可認(rèn)為蓄氣-無(wú)桿腔內(nèi)為略帶充氣的絕熱膨脹過(guò)程。同時(shí)有桿腔排氣孔A通流面積有限,活塞高速?zèng)_擊勢(shì)必造成有桿腔內(nèi)氣體迅速壓縮(排氣不暢),有桿腔壓力會(huì)迅速升高(可能高于氣源壓力)這必將引起活塞減速,直至下降到速度為0。以上可稱(chēng)為沖擊段的第Ⅱ區(qū)段。可認(rèn)為第Ⅱ區(qū)段的有桿腔內(nèi)為邊排氣的絕熱壓縮過(guò)程。整個(gè)沖擊段時(shí)間很短,約幾十毫秒。
第四階段:彈跳段。在沖擊段之后,從能量觀點(diǎn)來(lái)說(shuō),蓄氣缸腔內(nèi)壓力能轉(zhuǎn)化成活塞動(dòng)能,而活塞的部分動(dòng)能又轉(zhuǎn)化成有桿腔的壓力能,結(jié)果造成有桿腔壓力比蓄氣-無(wú)桿腔壓力還高,即形成“氣墊”,使活塞產(chǎn)生反向運(yùn)動(dòng),結(jié)果又會(huì)使蓄氣-無(wú)桿腔壓力增加,且又大于有桿腔壓力。如此便出現(xiàn)活塞在缸體內(nèi)來(lái)回往復(fù)運(yùn)動(dòng)—即彈跳。直至活塞兩側(cè)壓力差克服不了活塞阻力不能再發(fā)生彈跳為止。待有桿腔氣體由A排空后,活塞便下行至終點(diǎn)。 第五階段:耗能段?;钊滦兄两K點(diǎn)后,如換向閥不及時(shí)復(fù)位,則蓄氣-無(wú)桿腔內(nèi)會(huì)繼續(xù)充氣直至達(dá)到氣源壓力。再?gòu)?fù)位時(shí),充入的這部分氣體又需全部排掉??梢?jiàn)這種充氣不能作用有功,故稱(chēng)之為耗能段。實(shí)際使用時(shí)應(yīng)避免此段(令換向閥及時(shí)換向返回復(fù)位段)。 對(duì)內(nèi)徑D=90mm的氣缸,在氣源壓力0.65MPa下進(jìn)行實(shí)驗(yàn),所得沖擊氣缸特性曲線見(jiàn)圖42.2-12。上述分析基本與特性曲線相符。 對(duì)擊段的分析可以看出,很大的運(yùn)動(dòng)加速使活塞產(chǎn)生很大的運(yùn)動(dòng)速度,但由于必須克服有桿腔不斷增加的背壓力及摩擦力,則活塞速度又要減慢,因此,在某個(gè)沖程處,運(yùn)動(dòng)速度必達(dá)zui大值,此時(shí)的沖擊能也達(dá)zui大值。各種沖擊作業(yè)應(yīng)在這個(gè)沖程附近進(jìn)行
氣缸在實(shí)際工作時(shí),錘頭模具撞擊工件作完功,一般就借助行程開(kāi)關(guān)發(fā)出信號(hào)使換向閥復(fù)位換向,缸即從沖擊段直接轉(zhuǎn)為復(fù)位段。這種狀態(tài)可認(rèn)為不存在彈跳段和耗能段。
2)快排型沖擊氣缸由上述普通型沖擊氣缸原理可見(jiàn),其一部分能量(有時(shí)是較大部分能量)被消耗于克服背壓(即p2)做功,因而沖擊能沒(méi)有充分利用。假如沖擊一開(kāi)始,就讓有桿腔氣體全排空,即使有桿腔壓力降至大氣壓力,則沖擊過(guò)程中,可節(jié)省大量的能量,而使沖擊氣缸發(fā)揮更大的作用,輸出更大的沖擊能。這種在沖擊過(guò)程中,有桿腔壓力接近于大氣壓力的沖擊氣缸,稱(chēng)為快排型沖擊氣缸。其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖42.2-13a。
日本smc快排型沖擊氣缸是在普通型沖擊氣缸的下部增加了“快排機(jī)構(gòu)”構(gòu)成??炫艡C(jī)構(gòu)是由快排導(dǎo)向蓋1、快排缸體4、快排活塞3、密封膠墊2等零件組成。
快排型沖擊氣缸的氣控回路見(jiàn)圖42.2-13b。接通氣源,通過(guò)閥F1同時(shí)向K1、K3充氣,K2通大氣。閥F1輸出口A用直管與K1孔連通,而用彎管與K3孔連通,彎管氣阻大于直管氣阻。這樣,壓縮空氣先經(jīng)K1使快排活塞3推到上邊,由快排活塞3與密封膠墊2一起切斷有桿腔與排氣口T的通道。然后經(jīng)K3孔向有桿腔進(jìn)氣,蓄氣一無(wú)桿腔氣體經(jīng)K4孔通過(guò)閥F2排氣,則活塞上移。當(dāng)活塞封住中蓋噴氣口時(shí),裝在錘頭上的壓塊觸動(dòng)推桿6,切換閥F3,發(fā)出信號(hào)控制閥F2使之切換,這樣氣源便經(jīng)閥F2和K4孔向蓄氣腔內(nèi)充氣,一直充至氣源壓力。
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